操作系统自测题六(虚拟存储管理)
一、选择题
1.页式虚拟存储管理的主要特点是__________
A.不要求动态重定位
B.不要求将作业同时全部装入主存的连续区域
C.不要求进行缺页中断处理
D.不要求进行页面置换
2.设内存的容量为4MB,辅存的容量为40MB,计算机的地址线24位,则虚存的最大容量是___
A.40MB
B.4MB+40MB
C.16MB
D.24MB
3.在请页式存储管理中,当所访问的页面不在内存时将产生缺页,缺页中断属于_____
A.I/O中断
B.内中断
C.外中断
D.程序中断
4.虚拟存储管理策略可以_______
A.扩大逻辑外存容量
B.扩大物理外存容量
C.扩大逻辑内存容量
D.扩大物理内存容量
5. 请段式存储管理系统的特点是___________
A.不要求进行段的保护
B.不要求将进程同时全部装入内存的连续区域
C.不要求进行缺段中断处理
D.不要求进行动态连接
6.进程在执行过程中发生了缺页中断,操作系统处理后,应让其继续执行_________
A.被中段的指令
B.被中断指令的前一条
C.被中断指令的后一条
D.启动时的第一条指令
7.在请页式存储管理中,若采用FIFO页面置换算法,则当分配给进程的页面增加时.缺页的次数__________
A.无影响
B.增加
C.减少
D.可能增加也可能减少
8.虚拟存储器的理论基础是___________
A.局部性原理
B.全局性原理
C.动态性
D.虚拟性
9.下面的页面置换算法中,引起抖动可能性最大的是_____
A. OPT
B. FIFO
C. LRU
D. CLOCK
10.内存空间是______
A.一维的
B.二维的
C.三维的
D.四维的
11.逻辑地址对应的是________
A.数据的地址
B.模块的地址
C.内存的基址
D.外存的基址
12.物理地址对应的是________
A.数据的地址
B.模块的地址
C.内存的地址
D.外存的地址
13.在页式存储管理中,页表的作用是实现从页号到物理块号的______
A.逻辑映射
B.物理映射
C.地址映射
D.逻辑地址映射
14.虚拟存储器受到的限制除了外存的容量,还有_________
A.指令中的地址长度
B.内存的容量
C.硬件的好坏
D.以上观点都对
15.在页式存储管理系统中,每当CPU要形成一条有效地址时都要查页表,这一工作是由以下__________实现的
A.硬件
B.操作系统
C.查表程序
D.存取控制程序
16.系统抖动现象的发生是由________引起的
A.置换算法选择不当
B.交换的信息量过大
C.内存容量不足
D.请页式管理方案
17.在请页式存储管理系统中,若逻辑地址中的页号超过页表控制寄存器中的页表长度,则会引起_______
A.输入、输出中断
B.时钟中断
C.越界中断
D.缺页中断
18.在请页式存储管理系统中,若所需的页不在内存,则会引起_____
A.输入、输出中断
B.时钟中断
C.越界中断
D.缺页中断
二、判断题
1.抖动是操作系统的特征之一
2.LRU页面置换算法总是选择在主存驻留时间最长的页面淘汰
3.采用多道程序设计的系统中,系统的道数越多,系统的效率越高
4.页式存储管理方案易于实现用户使用内存空间的动态扩充
5.交换技术采用的是以“时间”换取“空间”的策略
6.在页面共享时,如果多个进程共享一个“程序页面”,则各个进程的逻辑地址中必须对该页使用相同的页号
7.页式系统难以实现存储保护,是因为一个程序在内存中的页面往往很分散
8.在请页式存储管理系统中,为了提高内存的利用率,允许用户使用不同大小的页面
9.在支持虚拟存储器的系统中,CPU能运行比该计算机内存容量还要大的程序
10.在请页式存储管理系统中,LRU置换策略总是优于FIFO置换策略
11.为了减少缺页中断率,页应该小一些
12.为了减少内存碎片,页应该小一些
13.在请求段式系统中,分段的尺寸要受到内存空间的限制
三、填空题
1.在请页式存储管理中,地址变换过程可能会因为______、______、和________等原因产生中断
2.交换技术获得的好处是以牺牲______为代价的
3.在请页式存储管理系统的页面置换算法中,_________选择淘汰不再使用的页或最长时间不再使用的页;__________选择淘汰在内存驻留时间最长的页;________选择淘汰最近一段时间内使用最少的页
4.在______系统中,操作系统必须为每个进程建立一张段表,且每一段都对应一张页表.
5.页面置换算法是在内存中没有________时被调用,它的目的是选出一个被__________的页面,如果内存中有足够的________存放所调入的页,则不必使用页面置换算法
6.决定缺页中断所需时间的主要因素是_________、_________和________.
7.多道程序设计技术的引入给存储管理系统提出了新的课题,需要考虑的三个问题是______、________和________.
8.设一个计算机的CPU地址长度为32位,内存的大小是32MB,则该计算机的物理地址空间的大小为_________,逻辑地址空间的大小为______
9.可以实现虚拟存储技术的管理方案有________、_______和______,其中________方案实现起来最复杂
10.在虚拟存储管理系统中,要求硬件必须提供________,以保证地址变换的速度
11.________算法是LRU置换算法的近似算法,它要求页表中的访问字段只需一位即可
12.在请页式存储管理的页表中,状态位的作用是_________,__________的作用是判断某页是否要写回外存,访问字段是用于________
自测题答案
一、选择题
1.B
2.C
3.D
4.C
5.B
6.A
7.D
8.A
9.B 10.A 11.B 12.C 13.C 14.A 15.A 16.A 17.C 18.D
二、判断题
1.F 2F 3.F 4.T 5.T 6.T 7.F 8.F 9.T 10.F 11.F 1
2.T 1
3.T
三、填空题
1. 地址越界,缺页,访问权限非法
2. CPU时间
3. 最佳置换算法(OPT),先进先出置换算法(FIFO),最近使用最少置换算法(LRU)
4. 段页式
5. 空闲块,淘汰,空闲块
6. 中断处理时间,页面交换时间,重启进程的时间
7. 内存分配,地址重定位,内存保护
8. 32MB,4GB
9. 请页式,请段式,请求段页式,请求段页式
10. CACHE
11. 时钟置换(CLOCK)
12. 判断是否缺页,修改位,页面置换
段式虚拟存储管理
学号： 课程设计 题目段页式虚拟存储管理 学院计算机科学与技术 专业 班级 姓名 指导教师吴利军 2013 年 1 月16 日
课程设计任务书 学生姓名： 指导教师：吴利军工作单位：计算机科学与技术学院题目: 模拟设计段页式虚拟存储管理中地址转换 初始条件： 1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，理解段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。 2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写 等具体要求） 1．实现段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。能够处理以下的情形： ⑴能指定内存的大小，内存块的大小，进程的个数，每个进程的段数及段内 页的个数； ⑵能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。 2．设计报告内容应说明： ⑴需求分析； ⑵功能设计（数据结构及模块说明）； ⑶开发平台及源程序的主要部分； ⑷测试用例，运行结果与运行情况分析； ⑸自我评价与总结： i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色； ii）什么地方做得不太好，以后如何改正； iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）； iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）； 时间安排： 设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。 周2、周3：完成程序调试及测试。 周4、周5：验收、撰写课程设计报告。 （注意事项：严禁抄袭，一旦发现，一律按0分记） 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
一、需求分析： 页式管理基本原理： 各个进程的虚拟空间被划分成若干个长度相等的页。页长的划分和内存与外存之间的数据传输速度及内存大小等有关。一般每个页长大约为1----4K，经过页划分之后，进程的虚拟地址变为页号p与页内地址w所组成。 除了将进程的虚拟空间划分为大小相等的页之外，页式管理还把内存空间也按页的大小划分为片或者页面。这些页面为系统中的任一进程所共享。从而与分区管理不一样，分页管理时，用户进程在内存空间内除了在每个页面内地址连续之外，每个页面之间不再连续。第一是实现了内存中碎片的减少，因为任意碎片都会小于一个页面。第二是实现了由连续存储到非连续存储的这个飞跃，为在内存中局部地、动态地存储那些反复执行或即将执行的程序和数据段打下了基础。 怎样由页式虚拟地址转变为内存页面物理地址？页式管理把页式虚拟地址与内存页面物理地址建立一一对应页表，并用相应的硬件地址变换机构，来解决离散地址变换问题。 静态页面管理： 静态页面管理方法是在作业或进程开始执行之前，把该作业或进程的程序段和数据全部装入内存的各个页面，并通过页表和硬件地址变换机构实现虚拟地址到内存物理地址的地址映射。 1、内存页面的分配与回收 静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统依靠存储页面表、请求页面表以及页表来完成内存的分配。 （1）页表 最简单的页表由页号与页面号组成，页表在内存中占有一块固定的存储区。页表的大小有进程或作业的长度决定。 每个进程至少要拥有一个页表。 （2）请求表 用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。系统必须知道每个作业或进程的页表起始地址和长度，以进行内存的分配和地址变换，另外请求表中还应包括每个作业或进程所要求的页面数。 （3）存储页面 存储页面表也是整个系统一张，存储页面表指出内存各个页面是否已被分配出去，以及未被分配页面总数。存储页面表也有两种构成方法，一种是在内存中划分一块固定区域，每个单元的每个比特代表一个页面，如果该页面已被分配，则对应比特位置置1，否则置0。 另一种方法空闲页面链，不占内存空间。 2、分配算法 3、地址变换 在程序执行过程中，执行的是虚拟空间中的代码，代码中的指令是相对于虚拟空间的，需要到内存的实际空间中寻找对应的要执行的指令。 静态页式管理的缺陷： 虽然解决了分区管理时的碎片问题，但是由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存，如果可用页面数小于用户要求时，改作业或进程只好等待。而且，作业或进程的大小仍受内存可用空间的限制。
操作系统第一-三章自测题及解答
一、概念题（每空0.5分，共34分） 1.现代操作系统的两个最基本的特征是（程序的并发执行）和（资源共享）。 2.操作系统是计算机系统中的一个（管理者），它管理和控制计算机系统中的（各种硬件和软件资源）。 3.允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统称为（分时系统），允许多个用户将多个作业提交给计算机集中处理的操作系统称为（批处理系统），计算机系统能及时处理过程控制数据并做出响应的操作系统称为（实时系统）。 4.用户与操作系统之间的接口主要分为（命令接口）和（程序接口）两类。 5.作业的输入方式有五种，如联机输入方式、（脱机输入方式），（直接耦合方式），（SPOOLING系统）和（网络输入方式）。 6.进程控制块的初始化工作包括（标识信息），（处理机状态信息）和（处理机控制信息）。 7.程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特性，分别是：（间断性），（失去封闭性）和（不可再现性）。 8.进程是一个程序对某个数据集的（运行过程）。 9.如果系统有N个进程，则在等待队列中进程的个数最多可为（N-1）个。 10.在操作系统中，不可中断执行的操作称为（原语操作）。 11.如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有（4）个等待进程。 12.在操作系统中引入线程概念的主要目的是（使得多个程序更好的并发执行同时有尽量减少系统的开销，有效的改善多处理机的性能）。 13.在单用户单任务环境下，用户独占全机，此时机内资源的状态，只能由运行程序的操作加以改变，此时的程序执行具有( 封闭性)性和( 可再现性)性。 14.并发程序之间的相互制约，是由于它们(相互合作)和( 共享资源)而产生的，因而导致程序在并发执行时，具有( 间断性)特征。 15.在多用户环境下，由多个程序共享一台计算机，机内资源的状态将由多个程序来改变，因此使程序失去了在顺序执行时具有的( 封闭性)和( 可再现性)特性。 16.进程最基本的特征是(动态性)，因为进程的实质是程序的一次执行过程，而且该特征还表现在进程由( 创建)而产生，由( 调度)而执行，由( 撤销)而消亡，即进程具有一定的生命期。 17.在操作系统中，进程是一个( 资源分配)的基本单位，也是一个( 独立运行)和( 调度)的基本单位。 18.当前进程若因时间片用完而被暂停执行时，该进程应转变为( 就绪)状态；若因发生某事件而不被继续运行时，该进程应转变为(阻塞)状态。处于就绪状态的进程被调度应转变为( 执行)状态。 19.用户为阻止进程继续运行，应利用( 挂起)原语；若进程正在执行，应转变为(静止阻塞)状态。不久，若用户要恢复其运行，应利用(激活)原语，此时进程应转变为( 活动就绪)状态。 20.每执行一次V操作，表示(释放一个单位资源)；若S.value <= 0，则表示(仍有请求该资源的进程被阻塞)，此时应( 唤醒等待该资源的队首进程,并将之插入就绪队列)。 21.在利用信号量实现进程互斥时，应将( 临界区)置于(进入区)和(推出区)之间。 22.在每个进程中访问( 临界资源)的那段代码称为临界区。为实现对它的共享，应保证进程( 互斥地)进入自己的
操作系统-页式虚拟存储管理程序模拟
操作系统-页式虚拟存储管理程序模拟
FIFO页面置换算法 1在分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时，当然是最先运行的AP个页面放入内存。 2这时有需要处理新的页面，则将原来内存中的AP个页面最先进入的调出(是以称为FIFO)，然后将新页面放入。 3以后如果再有新页面需要调入，则都按2的规则进行。 算法特点：所使用的内存页面构成一个队列。LRU页面置换算法 1当分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时，当然是把最先执行的AP个页面放入内存。2当需要调页面进入内存，而当前分配的内存页面全部不空闲时，选择将其中最长时间没有用到的那个页面调出，以空出内存来放置新调入的页面(称为LRU)。 算法特点：每个页面都有属性来表示有多长时间未被CPU使用的信息。 结果分析
#include 课程成绩构成 笔试：70% 平时：30% 试卷构成： 名词解释五小题，共15分； 简答五小题，共35分； 综合题四小题，共50分。 第一章操作系统引论 1、设计现代操作系统的主要目标？ 答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性 2、操作系统的作用？ 答：（1）作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）作为计算机系统资源的管理者 （3）实现了对计算机资源的抽象 3、操作系统发展的主要动力？ 答：（1）不断提高计算机资源的利用率 （2）方便用户 （3）器件的不断更新换代 （4）计算机体系结构的不断发展 4、为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？ 答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 5、单道批理？多道程序设计？多道批处理？ 单道批处理系统定义：把一批作业以脱机方式输入到磁带上，并在系统中配上监督程序(Monitor)，在它的控制下使这批作业能一个接一个地连续处理，直至磁带(盘)上的所有作业全部完成，系统对作业的处理都是成批地进行的，且在内存中始终只保持一道作业。 多道批处理系统定义：由多道程序设计技术组成的系统。 6、分时系统产生主要动力？关键技术？特征？ 答：(1)推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。 （2）关键技术：为实现分时系统，其中，最关键的问题是如何使用户能与自己的作业进行交互，即当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，再将结果返回给用户。此后，用户可继续键入下一条命令，此即人—机交互。应强调指出，即使有多个用户同时通过自己的键盘键入命令， （3）特征：多路性；独立性；及时性；交互性。 7、实时任务划分？实时系统与分时系统比较？ 实时任务划分：（1）按任务执行时是否呈现周期性来划分 （2）根据对截止时间的要求来划分。 比较：（1）多路性。实时信息处理系统的多路性主要表现在系统周期性的对多路现场信息进行采集，以及对多个对象或多个执行机构进行控制。而分时系统的多路性则与用户情况有关，时多时少。 （2）独立性。实时信息处理系统的每个终端用户在向实时系统提出服务请求时是彼此独立操作，互不干扰。而分时控制系统中，对象的采集和对象的控制也是互不干扰。 （3）及时性。实时信息处理系统的及时性以人所能接受的等待时间来确定。分时系统的及时性是以控制对象所要求的开始截止时间或完成时间来确定的，一般为毫秒级。 （4）交互性。实时信息处理系统仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。分时系统能够向终端用户提供数据处理和资源共享等服务。 （5）可靠性。分时系统也要求可靠性，但实时系统要求更高度的可靠性。 8、操作系统定义？特征？ 答：操作系统的定义：操作系统（operating system，简称OS）是计算机系统中的一个系统软件，它是这样一些程序模块的集合——它们管理和控制计算机系统中的软件和硬件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与其用户之间起到接口的作用。 特征：（1）并发性（2）共享性（3）虚拟技术（4）异步性 9、是什么原因使操作系统具有异步性特征？ 答：操作系统的异步性体现在三个方面：一是进程的异步性，进程以人们不可预知的速度向前推进，二是程序的不可再现性，即程序执行的结果有时是不确定的，三是程序执行时间的不可预知性，即每个程序 ---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 操作系统第四-十章自测题及解答 《操作系统》第四－十章)自测题(时间： 4:00 小时满分：150 分)一、概念题（每空 1 分，共 60 分）1、将作业地址空间中的逻辑地址转换为主存中的物理地址的过程称为（2、分区分配中的存储保护通常采用（）和（）方法。 3、重定位的方式有（）和（）两种。 4、静态重定位在（）时进行：而动态重定位在（）时进行。 5、在虚拟存储管理中，虚拟地址空间是指逻辑地址空间，实地址空间是指（的大小只受（）限制，而后者的大小受（）。 ）。 ）；前者6、在段式虚拟存储管理中，程序所使用的最大段数以及段的最大长度是由（）来决定的。 7、在段页式存储管理系统中，每道程序都有一个（）表和一组（）表。 8、若选用的（）算法不合适，可能会出现抖动现象。 9、在页式存储管理系统中，常用的页面淘汰算法有：（），选择淘汰不再使用或最远的将来才使用的页；（），选择淘汰在主存驻留时间最长的页；（），选择淘汰离当前时刻最近的一段时间内使用得最少的页。 10、Linux 能支持许多不同的文件系统原因是它实现了与许多其他的操作系统可以很好兼容的（）。 1/ 35 11、索引文件大体上由：( )区和( )构成。 其中索引)区一般按关键字的顺序存放。 12、数据传送方式有（）、（）和（）。 13、对操作系统而言，打开文件的主要作用是装入( )目录表。 14、从文件的逻辑结构上来说，可将文件分为( ) 文件和( )文件。 15、常用的文件物理结构有（）、（）、（）等三种。 16、为了对文件系统中的文件进行安全管理，任何一个用户在进入系统时都必须进行注册，这一级安全管理是（）安全管理。 17、为了解决不同用户文件的“命名冲突”问题，通常在文件系统中采用（）。 18、文件的安全性是指抵抗和预防各种物理性破坏及人为性破坏的能力，保证文件安全性常用的措施是（）。 19、在一般操作系统中，设备管理的主要功能包括（）、（）、（）和（）。 20、（）是指能够控制一台或多台外围设备，独立完成输入输出操作的处理机。 21、虚拟设备是通过（）技术把（）设备变成能为若干用户（）的设备。 22、实现 SPOOLING 系统时，必须在磁盘上开辟出称为（）和（）的专门区域以存放作业信息和作业执行结果。 23、磁盘是一种（）存取设备，磁盘在转动时经过读/写磁头所形成的圆形轨迹称为（）。 实验3：页式虚拟存储管理程序模拟 实验目的：编写程序来模拟计算机的两种调度方式： （1）先进先出算法 （2）最近最少使用算法 程序设计 FIFO页面置换算法 1在分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时，当然是最先运行的AP个页面放入内存。2这时有需要处理新的页面，则将原来内存中的AP个页面最先进入的调出(是以称为FIFO)，然后将新页面放入。 3以后如果再有新页面需要调入，则都按2的规则进行。 算法特点：所使用的内存页面构成一个队列。 LRU页面置换算法 1当分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时，当然是把最先执行的AP个页面放入内存。2当需要调页面进入内存，而当前分配的内存页面全部不空闲时，选择将其中最长时间没有用到的那个页面调出，以空出内存来放置新调入的页面(称为LRU)。 算法特点：每个页面都有属性来表示有多长时间未被CPU使用的信息。 结果分析 #include 课程设计 题目段页式虚拟存储管理 学院计算机科学与技术 专业 班级 姓名 指导教师吴利军 2013年1月16日 课程设计任务书 学生姓名： 指导教师：吴利军工作单位：计算机科学与技术学院题目: 模拟设计段页式虚拟存储管理中地址转换 初始条件： 1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，理解段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。 2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写 等具体要求） 1．实现段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。能够处理以下的情形： ⑴能指定内存的大小，内存块的大小，进程的个数，每个进程的段数及段内页 的个数； ⑵能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。 2．设计报告内容应说明： ⑴需求分析； ⑵功能设计（数据结构及模块说明）； ⑶开发平台及源程序的主要部分； ⑷测试用例，运行结果与运行情况分析； ⑸自我评价与总结： i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色； ii）什么地方做得不太好，以后如何改正； iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）； iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）； 时间安排： 设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。 周2、周3：完成程序调试及测试。 周4、周5：验收、撰写课程设计报告。 （注意事项：严禁抄袭，一旦发现，一律按0分记） 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 一、需求分析： 页式管理基本原理： 各个进程的虚拟空间被划分成若干个长度相等的页。页长的划分和内存与外存之间的数据传输速度及内存大小等有关。一般每个页长大约为1----4K，经过页划分之后，进程的虚拟地址变为页号p与页内地址w所组成。 除了将进程的虚拟空间划分为大小相等的页之外，页式管理还把内存空间也按页的大小划分为片或者页面。这些页面为系统中的任一进程所共享。从而与分区管理不一样，分页管理时，用户进程在内存空间内除了在每个页面内地址连续之外，每个页面之间不再连续。第一是实现了内存中碎片的减少，因为任意碎片都会小于一个页面。第二是实现了由连续存储到非连续存储的这个飞跃，为在内存中局部地、动态地存储那些反复执行或即将执行的程序和数据段打下了基础。 怎样由页式虚拟地址转变为内存页面物理地址页式管理把页式虚拟地址与内存页面物理地址建立一一对应页表，并用相应的硬件地址变换机构，来解决离散地址变换问题。 静态页面管理： 静态页面管理方法是在作业或进程开始执行之前，把该作业或进程的程序段和数据全部装入内存的各个页面，并通过页表和硬件地址变换机构实现虚拟地址到内存物理地址的地址映射。 1、内存页面的分配与回收 静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统依靠存储页面表、请求页面表以及页表来完成内存的分配。 （1）页表 最简单的页表由页号与页面号组成，页表在内存中占有一块固定的存储区。页表的大小有进程或作业的长度决定。 每个进程至少要拥有一个页表。 （2）请求表 用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。系统必须知道每个作业或进程的页表起始地址和长度，以进行内存的分配和地址变换，另外请求表中还应包括每个作业或进程所要求的页面数。 （3）存储页面 存储页面表也是整个系统一张，存储页面表指出内存各个页面是否已被分配出去，以及未被分配页面总数。存储页面表也有两种构成方法，一种是在内存中划分一块固定区域，每个单元的每个比特代表一个页面，如果该页面已被分配，则对应比特位置置1，否则置0。 另一种方法空闲页面链，不占内存空间。 2、分配算法 3、地址变换 在程序执行过程中，执行的是虚拟空间中的代码，代码中的指令是相对于虚拟空间的，需要到内存的实际空间中寻找对应的要执行的指令。 静态页式管理的缺陷： 虽然解决了分区管理时的碎片问题，但是由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存，如果可用页面数小于用户要求时，改作业或进程只好等待。而且，作业或进程的大小仍受内存可用空间的限制。 动态页式管理： 动态页式管理是在静态页式管理的基础上发展起来的。它分为请求页式管理和与调入页式管理（调入方式上）。 第一章绪论 1、操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理的对各类作业进行调度以方便用户的程序集合 ※2、操作系统的目标：方便性、有效性、可扩展性、开发性 ※3、操作系统的作用：作为计算机硬件和用户间的接口、作为计算机系统资源的管理者、作为扩充机器 4、单批道处理系统：作业处理成批进行，内存中始终保持一道作业（自动性、顺序性、单道性） 5、多批道处理系统：系统中同时驻留多个作业，优点：提高CPU利用率、提高I/O设备和内存利用率、提高系统吞吐量（多道性、无序性、调度性） 6、分时技术特性：多路性、交互性、独立性、及时性，目标：对用户响应的及时性 7、实时系统：及时响应外部请求，在规定时间内完成事件处理，任务类型：周期性、非周期性或硬实时任务、软实时任务 ※8、操作系统基本特性：并发、共享、虚拟、异步性 并行是指两或多个事件在同一时刻发生。 并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。 互斥共享：一段时间只允许一个进程访问该资源 同时访问：微观上仍是互斥的 虚拟是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。 异步是指运行进度不可预知。 共享性和并发性是操作系统两个最基本的特征 ※9、操作系统主要功能：处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户管理 第二章进程的描述和控制 ※1、程序顺序执行特征：顺序性、封闭性、可再现性 ※2、程序并发执行特征：间断性、失去封闭性、不可再现性 3、前趋图：有向无循环图，用于描述进程之间执行的前后关系 表示方式： （1）p1--->p2 （2）--->={(p1,p2)| p1 必须在p2开始前完成} 节点表示：一条语句，一个程序段，一进程。（详见书P32） ※4、进程的定义： (1)是程序的一次执行过程，由程序段、数据段、程序控制块（PBC） 三部分构成，总称“进程映像” (2)是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动 (3)是程序在一个数据集合上的运行过程 (4)进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的 一个独立单位 进程特征：动态性、并发性、独立性、异步性 由“创建”而产生，由“调度”而执行；由得不到资源而“阻塞”， 第六章文件管理 1、何谓数据项、记录和文件？P203 P204 答：数据项：数据项是最低级的数据组织形式，是数据组中可以命名的最小逻辑数据单位，若干个基本数据项组成的。记录：记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象在某方面的属性。文件：文件是指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，可分为有结构文件和无结构文件两种。在有结构的文件中，文件由若干个相关记录组成；而无结构文件则被看成是一个字符流。文件在文件系统中是一个最大的数据单位，它描述了一个对象集。 2、文件系统的模型可分为三层，试说明其每一层所包含的基本内容。P206图答：1、对象及其属性：文件、目录、硬盘（磁带）存储空间；2、对对象操纵和管理的软件集合：文件管理系统的核心部分； 3、文件系统的接口：命令接口、程序接口； 3、试说明用户可以对文件施加的主要操作有哪些。P207 答：1、最基本的文件操作：创建文件、删除文件、读文件、写文件、截断文件、设置文件的读/写位置；2、文件的“打开”和“关闭”操作；3、其它文件操作； 4、何谓逻辑文件？何谓物理文件？P208 答：逻辑文件：这是从用户观点出发所观察到的文件组织形式，是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于文件的物理特性，又称为文件组织。物理结构：又称为文件的存储结构，是指文件在外存上的存储组织形式。这不仅与存储介质的存储性能有关，而且与所采用的外存分配方式有关。 5、如何提高对变长记录顺序文件的检索速度？P210 答：对于变长记录的顺序文件，在顺序读或写时的情况相似，但应分别为它们设置读或写指针，在每次读或写完一个记录后，须将读或写指针加上Li。Li 是刚读或刚写完的记录的长度。 6、试说明对索引文件和索引顺序文件的检索方法。P211 P212 答：在对索引文件进行检索时，首先是根据用户（程序）提供的关键字，并利用折半查找法去检索索引表，从中找到相应的事项；再利用该表项中给出的指向记录的指针值，去访问所需的记录。在对索引顺序文件进行检索时，首先也是利用用户（程序）所提供的关键字以及某种查找算法去检索索引表，找到该记录所在记录组中第一个记录的表项，从中得到该记录组第一个记录在主文件中的位置；然后，再利用顺序杳找法去查找主文件，从中找到所要求的记录。 7、试从检索速度和存储费用两方面来比较两级索引文件和索引顺序文件。P212 答：两级索引文件：存储费用高，检索速度较快。 索引顺序文件：存储费用不高，检索速度快。 8、试说明顺序文件的结构及其优点。P209 P210 答：第一种是结构：各记录之间的顺序与关键字无关。第二种情况是顺序结构：指文件中的所有记录按关键字（词）排列。可以按关键词的长短从小到大排序，也可以从大到小排序；或按其英文字母顺序排序。顺序文件的最佳应用场合是对诸记录进行指存取时，即每次要读或写一大批记录时。此时，对顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的；此外，也只有顺序文件才能存储在磁带上，并能有效地工作。 9、在链接式文件中常用哪种链接方式？为什么？p215 答：采取离散分配方式：链接方式又可分为隐式链接和显式链接两种形式，。在 操作系统第二章复习题 一、选择最合适的答案 1. 用P、V 操作管理临界区时，信号量的初值一般应定义为（ C ）。 A.–1 B.0 C.1 D.任意值 2. 有m 个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对一临界资源的互斥访问，则信号量的变化范围是（ A ）。 A.1 至–(m-1) B.1 至m-1 C.1 至–m D.1 至m 3. 在下面的叙述中，正确的是（ C ）。 A.临界资源是非共享资源 B.临界资源是任意共享资源 C.临界资源是互斥共享资源 D.临界资源是同时共享资源 4. 对进程间互斥地使用临界资源，进程可以（ D ） A.互斥地进入临界区 B.互斥地进入各自的临界区 C.互斥地进入同一临界区 D.互斥地进入各自的同类资源的临界区 5. 设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝1 时表示（ B ）。 A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待 B.没有一个进程进入临界区 C.两个进程都进入了临界区 D.两个进程都在等待 6. 设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝-1 时表示（ A ）。 A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待 B.没有一个进程进入临界区 C.两个进程都进入了临界区 D.两个进程都在等待 7．当一进程因在记录型信号量S 上执行P(S)操作而被阻塞后，S 的值为（ B ）。 A.>0 B.<0 C.≥0 D.≤0 8．当一进程因在记录型信号量S 上执行V(S)操作而导致唤醒另一进程后，S 的值为（ D ）。 A.>0 B.<0 C.≥0 D.≤0 9．如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有（ A ）个进程等待。 A.4 B.3 C.5 D.0 10．若有 4 个进程共享同一程序段，而且每次最多允许 3 个进程进入该程序段，则信号量的变化范围是 第六章 一、问答题 1、磁盘容错技术可以分为哪三级？ 2、目前最广泛采用的目录结构是哪种？它有什么优点？ 3、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？ 4、简述文件控制块中包含的内容。 5、假设多个用户共享一个文件目录系统，用户甲要用文件A、B、C、E，用户乙要用文件A、D、E、F。已知用户甲的文件A与用户乙的文件A实际上不是同一个文件；用户甲的文件C与用户乙的文件F实际上是同一个文件；甲、乙两用户的文件E是同一个文件。试问你是否可以拟定一种文件目录组织方案，使得甲、乙两用户既能共享文件而又不造成混乱？ 6、比较电梯调度算法和最短寻找时间优先调度算法。 7、简述一种实现文件共享的方法。 8、文件在磁盘上存放的形式有几种？它们与存取方法有何关系？ 9、为了能够查找到文件的位置，在采用连续文件、链接文件和索引文件时，在目录中需要登记哪些内容？ 10、什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？ 11、一个比较完善的文件系统应该具备哪些功能？ 12、什么叫文件？ 13、什么是文件的逻辑结构？常用的逻辑结构有哪几种？有何特点？ 14、文件目录的主要内容和作用是什么？ 15、总结文件的物理结构和文件存取方法间的关系。 16、文件的保护和保密措施有哪些？ 二、计算题 1、假定有一个磁盘组共有100个柱面，每个柱面上有8个磁道，每个盘面被划分成8个扇区。现有一个含有6400个逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇区大小一致，该文件以顺序结构的形式被存放到磁盘上。柱面、磁道、扇区的编号均从“0”开始，逻辑记录的编号也从“0”开始。文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放，试问： ①该文件的第3680个逻辑记录应存放在哪个柱面的第几磁道的第几个扇区? ②第78柱面的第6磁道的第6扇区中存放了该文件的第几个逻辑记录? 2、有一计算机系统采用如下图所示的位示图（行号、列号都从0开始编号）来管理空闲盘块。如果盘块从1开始编号，每个盘块的大小为4KB。 ⑴现要为文件分配两个盘块，试具体说明分配过程。 ⑵若要释放磁盘的第100块，应如何处理？ 0123456789101112131415 1 2 3 4 5 6 3、采用UNIX操作系统的某系统的专用块内容为：空闲块数3，然后依次登记 一、选择题 1.页式虚拟存储管理的主要特点是__________ A.不要求动态重定位 B.不要求将作业同时全部装入主存的连续区域 C.不要求进行缺页中断处理 D.不要求进行页面置换 2.设内存的容量为4MB,辅存的容量为40MB,计算机的地址线24位,则虚存的最大容量是___ A.40MB B.4MB+40MB C.16MB D.24MB 3.在请页式存储管理中,当所访问的页面不在内存时将产生缺页,缺页中断属于_____ A.I/O中断 B.内中断 C.外中断 D.程序中断 4.虚拟存储管理策略可以_______ A.扩大逻辑外存容量 B.扩大物理外存容量 C.扩大逻辑内存容量 D.扩大物理内存容量 5. 请段式存储管理系统的特点是___________ A.不要求进行段的保护 B.不要求将进程同时全部装入内存的连续区域 C.不要求进行缺段中断处理 D.不要求进行动态连接 6.进程在执行过程中发生了缺页中断,操作系统处理后,应让其继续执行_________ A.被中段的指令 B.被中断指令的前一条 C.被中断指令的后一条 D.启动时的第一条指令 7.在请页式存储管理中,若采用FIFO页面置换算法,则当分配给进程的页面增加时.缺页的次数__________ A.无影响 B.增加 C.减少 D.可能增加也可能减少 8.虚拟存储器的理论基础是___________ A.局部性原理 B.全局性原理 C.动态性 D.虚拟性 9.下面的页面置换算法中,引起抖动可能性最大的是_____ A. OPT B. FIFO C. LRU D. CLOCK 10.内存空间是______ A.一维的 B.二维的 C.三维的 D.四维的 11.逻辑地址对应的是________ A.数据的地址 B.模块的地址 C.内存的基址 D.外存的基址 12.物理地址对应的是________ A.数据的地址 B.模块的地址 C.内存的地址 D.外存的地址 13.在页式存储管理中,页表的作用是实现从页号到物理块号的______ A.逻辑映射 B.物理映射 C.地址映射 D.逻辑地址映射 14.虚拟存储器受到的限制除了外存的容量,还有_________ A.指令中的地址长度 B.内存的容量 C.硬件的好坏 D.以上观点都对 15.在页式存储管理系统中,每当CPU要形成一条有效地址时都要查页表,这一工作是由以下__________实现的 A.硬件 B.操作系统 C.查表程序 D.存取控制程序 16.系统抖动现象的发生是由________引起的 A.置换算法选择不当 B.交换的信息量过大 C.内存容量不足 D.请页式管理方案 操作系统作业操作系统——虚拟存储器与磁盘缓存1 1.问题描述 虚拟存储器技术牺牲了内存访问速度，换取了可用内存容量的增加；磁盘高速缓存以内存容量的牺牲换取了I/O性能的提升。一个以时间换空间，一个以空间换时间，这两种看似矛盾的技术为什么可以并存？ 2.解答 在操作系统中，各种存储器管理方式都有一个共同点，就是他们都要求将一个作业全部装入内存后方能运行，所以就会出现有的作业很大，其所要求的内存空间超过了内存总容量，作业不能全部装入内存，致使该作业无法运行或者出现有大量作业要求运行，但由于内存容量不足以容纳所有这些作业，只能将少数的作业装入内存让他们先运行，而将其他大量的作业留在外存上等待，而这种情况的原因都是由于内存容量不够大，所以要增加内存容量，要是从物理上增加内存容量，成本太大。而虚拟内存则是在逻辑上扩充了内存容量. 在具有层次结构存储器的计算机系统中，自动实现部分装入和部分替换功能，能从逻辑上为用户提供一个比物理贮存容量大得多，可寻址的“主存储器”。虚拟存储区的容量与物理主存大小无关，而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。 虚拟内存在计算机中的作用很大，电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行，如果执行的程序很大或很多，就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题，Windows中运用了虚拟内存技术，即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用，当内存占用完时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。这样,在有效缓解了内存紧张的同时,也控制了成本. 而在文件系统中，对文件的访问速度至关重要，为了提高对文件的访问速度，可以提高磁盘的I/O的速度，能够将文件中的数据快速地从磁盘传送到内存中，或者相反。但是目前，磁盘的I/O的速度远低于内存的访问速度，所以采用磁盘高速缓存技术硬盘上集成了高速缓存的芯片（内存），来提高硬盘的运行速度。 磁盘高速缓存是指利用内存中的存储空间，来暂存从磁盘中读出的一系列盘 页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断 一．实验目的 （1）深入了解存储管理如何实现地址转换。 （2）进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。 二．实验内容 编写程序完成页式虚拟存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处理。 三．实验原理 页式存储管理把内存分割成大小相等位置固定的若干区域，叫内存页面，内存的分配以“页”为单位，一个程序可以占用不连续的页面，逻辑页面的大小和内存页面的大小相同，内外存的交换也以页为单位进行，页面交换时，先查询快表，若快表中找不到所需页面再去查询页表，若页表中仍未找到说明发生了缺页中断，需先将所需页面调入内存再进行存取。 四．实验部分源程序 #define size 1024//定义块的大小，本次模拟设为1024个字节。 #include "stdio.h" #include "string.h" #include 习题一 1-1 存储程序式计算机的主要特点是什么？ 答：1.存储程序：用户将解决的问题的步骤事先告诉计算机，成为程序； 2.程序控制：计算机所作的任何事情都是通过CPU执行程序来完成的。 1-2 批处理系统和分时系统各具有什么特点？为什么分时系统的响应比较快？ 答：批处理系统：先将程序加载到内存中然后再由CPU执行。 分时系统：分时系统是把处理机时间划分成很短的时间片（如几百毫秒）轮流地分配给各个联机作业使用，如果某个作业在分配的时间片用完之前还未完成计算，该作业就暂时中断。 分时系统由于是时间片轮转来运行程序，所以比多道处理系统响应更快。 1-3 实时系统的特点是什么？实时信息处理系统和分时系统从外表看来很相似，它们有什么本质的区别？ 答：实时系统的特点是快速响应。 实时系统：实时系统是指计算机对于外来信息能够在被控制对象允许的截止期限内反应的系统。 分时系统：分时系统是把处理机时间划分成很短的时间片（如几百毫秒）轮流地分配给各个联机作业使用，如果某个作业在分配的时间片用完之前还未完成计算，该作业就暂时中断。 1-4 什么是多道程序设计技术？试述多道程序运行的特征？ 答：多道程序设计技术是在计算机主存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插地运行。 特征： 多道——计算机主存中同时存放几道相互独立的程序； 宏观上并行——同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，即它们先后开始了各自的 运行，但都未运行完毕； 微观上串行——从微观上看，主存中的多道程序轮流或分时地占有处理机，交替执行。（注：基于现在系统的发展，逐渐出现了多核CPU，所以出现了在微观上可以并行的特征） 1-5 什么是操作系统？从资源管理的角度去分析操作系统，它的主要功能是什么？ 答：操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机系统软、硬件资源的分配和管理；控制和协调并发活动；提供用户借口，使用户获得良好的工作环境。 操作系统资源管理的目标是提高系统资源的利用率和方便用户使用。 1-6 操作系统的主要特性是什么？为什么会具有这样的特性？ 答：操作系统的主要特性有：并发、共享、不确定性。 为了充分利用计算机系统的资源，一般采用多个同时性用户分用的策略。一顺序计算为基础的计算机系统要完成并行处理的功能，必将导致顺序计算模型与并行计算模型的矛盾，必须解决资源共享和多任务并发执行的问题。以多道程序设计为基础的操作系统具备的主要特征就是并发与共享。另外，由于操作系统要随时处理各种事件，所以它也不具备不确定性。 第六章文件管理 1. 何谓数据项、记录和文件？ a.数据项是最低级的数据组织形式，可分为基本数据项和组合数据项。基本数据项是用于描述一个对象某种属性的字符集，是数据组织中可以命名的最小逻辑数据单位，即原子数据，又称为数据元素或字段。组合数据项则由若干个基本数据项构成。 b.记录是一组相关数据项的集合，用于描述一个对象某方面的属性。 c. 文件是指有创建者所定义的、具有文件名的一组相关信息的集合提。 4. 何谓逻辑文件？何谓物理文件？(何谓文件逻辑结构？何谓文件的物理 结构) 文件的逻辑结构是指从用户的观点出发所观察到的文件组织形式，也就是用户可以直接处理的数据及其结构，它独立于物理特性,；而文件的物理结构则是指文件在外存上的存储组织形式，与存储介质的存储性能有关。 5. 如何提高对变长记录顺序文件的检索速度？ 为了提高对变长记录顺序文件的检索速度，可为其建立一张索引表，以主文件中每条记录的长度及指向对应记录的指针（即该记录在逻辑地址空间的首址）作为相应每个表项的内容。由于索引表本身是一个定长记录的顺序文件，若将其按记录键排序，则可以实现对主文件的方便快速的直接存取。需要指出的是，如果文件较大，应通过建立分组多级索引以进一步提高检索效率。 8. 试说明顺序文件的结构及其优点。 顺序文件中的记录可按照两种顺序进行排列，若各记录按存入时间的先后排列所形成的文件是串结构文件，若各记录按关键字排列所形成的文件是顺序结构文件。定长记录通常采用此种结构的文件。 优点：当系统对记录进行批量存取时，顺序文件的存取效率是所有逻辑文件中最高的。 9. 在链接式文件中常采用哪几种连接方式？为什么？ 在链接式文件中常采用显式链接方法，由于这种链接方式是把用于链接文件各个物理块的指针，显式地存放在内存的一张链表中，而对于查找记录的过程也是在内存中进行的，因此相对于隐式链接方式，在检索记录时能有效地调高检索速度，并能大大减少访问磁盘的次数，节省系统开销。 10. 在MS-DOS 中有两个文件A 和B，A 占用11，12，16 和14 四个盘块；B 占用13，18 和20 三个盘块。试画出在文件A 和B 中个盘块间的链接情况及FAT 的情况。计算机操作系统原理复习题
操作系统第四-十章自测题及解答
操作系统-页式虚拟存储管理程序模拟
段页式虚拟存储管理
操作系统原理知识点总结
操作系统第六章答案
操作系统各章复习典型例题总复习题
操作系统第六章
操作系统自测题六(虚拟存储管理)
操作系统作业(虚拟存储器与磁盘缓存)
页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断实验参考2
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(完整版)操作系统课后答案——第六章
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